專利名稱：相位噪聲的消除方法及全球定位系統(tǒng)接收機(jī)的制作方法
相位噪聲的消除方法及全球定位系統(tǒng)接收機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及衛(wèi)星定位技術(shù)，特別是涉及一種相位噪聲的消除方法及全球定位系統(tǒng) 接收機(jī)。
背景技術(shù)：
相位噪聲是使全球定位系統(tǒng)(GPS)接收機(jī)跟蹤靈敏度降低的主要因素之一，它使 得載波跟蹤環(huán)的帶寬無法收斂的很小，從而影響了全球定位系統(tǒng)接收機(jī)的動(dòng)態(tài)性能和抗干 擾能力。而全球定位系統(tǒng)衛(wèi)星使用的是高精度振蕩器，因此相位噪聲可看成由接收機(jī)中射 頻電路的本機(jī)晶體振蕩器(Local Oscillator)引起的。全球定位系統(tǒng)接收機(jī)分為射頻和基帶電路，射頻電路將接收到的射頻信號(hào)下變頻 到中頻信號(hào)，再進(jìn)行采樣后傳送給基帶電路進(jìn)行處理。射頻電路在下變頻過程中將本機(jī)振 蕩器的相位噪聲引入中頻信號(hào)。

圖1是全球定位系統(tǒng)接收機(jī)的射頻電路結(jié)構(gòu)示意圖。接收全球定位系統(tǒng)信號(hào)時(shí)， 射頻信號(hào)經(jīng)天線放大和低噪放(LNA)濾波，其后經(jīng)表面聲波濾波器(SAWFilter)進(jìn)一步濾 波；隨后信號(hào)進(jìn)入射頻芯片，經(jīng)過片內(nèi)低噪放放大，之后混頻器將其下變頻到中心頻率為 4. 092MHz的中頻信號(hào)；混頻后再經(jīng)過中頻濾波器(IFF)進(jìn)行濾波，_3dB帶寬為4MHz ；然后 經(jīng)過自動(dòng)增益控制(AGC)電路，將信號(hào)大小控制在固定范圍之內(nèi)，使采樣信號(hào)更好的反映 信號(hào)信息；最后經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換后進(jìn)行采樣，得到中頻采樣信號(hào)，采樣速率是16. 368MHz，采 用2-bits量化。在此過程中，混頻器將本機(jī)晶體振蕩器的相位噪聲引入到中頻采樣信號(hào) 中。為了抑制相位噪聲，傳統(tǒng)的做法是采用高精度的本機(jī)晶體振蕩器，但高精度的晶 振價(jià)格很高，會(huì)大大增加GPS接收機(jī)的成本。

發(fā)明內(nèi)容為了消除全球定位系統(tǒng)接收機(jī)的本機(jī)晶體振蕩器產(chǎn)生的相位噪聲，有必要提供一 種低成本的相位噪聲的消除方法?！N相位噪聲的消除方法，包括以下步驟S110，根據(jù)每個(gè)通道先前狀態(tài)相位誤 差的估計(jì)值計(jì)算當(dāng)前狀態(tài)相位誤差的預(yù)測值，根據(jù)當(dāng)前和先前狀態(tài)的相位測量值、以及先 前狀態(tài)相位誤差的預(yù)測值計(jì)算當(dāng)前狀態(tài)相位誤差的測量值；S120，根據(jù)每個(gè)通道所述當(dāng)前 狀態(tài)相位誤差的預(yù)測值和當(dāng)前狀態(tài)相位誤差的測量值更新當(dāng)前狀態(tài)相位誤差的估計(jì)值; S130，根據(jù)所述當(dāng)前狀態(tài)相位誤差的估計(jì)值或當(dāng)前狀態(tài)相位誤差的預(yù)測值分別修正每個(gè)通 道當(dāng)前狀態(tài)的相位測量值，以消除相位噪聲。優(yōu)選的，所述步驟S130是將所有通道的當(dāng)前狀態(tài)相位誤差的預(yù)測值求平均后得 到公共相位抖動(dòng)估計(jì)值，將每個(gè)通道當(dāng)前狀態(tài)相位誤差的估計(jì)值或當(dāng)前狀態(tài)的相位測量值 減去所述公共相位抖動(dòng)估計(jì)值后，得到消除了相位噪聲的相位測量值。優(yōu)選的，所述步驟SllO包括根據(jù)每個(gè)通道先前狀態(tài)相位誤差的估計(jì)值計(jì)算當(dāng)前狀態(tài)相位誤差的預(yù)測值,根據(jù)當(dāng)前和先前狀態(tài)的相位測量值、以及先前狀態(tài)相位誤差 的預(yù)測值計(jì)算當(dāng)前狀態(tài)相位誤差的測量值β ιρ，及根據(jù)先前狀態(tài)的誤差協(xié)方差估計(jì)計(jì)算當(dāng) 前狀態(tài)的誤差協(xié)方差估計(jì)預(yù)測值；所述步驟S120包括根據(jù)計(jì)算濾波增益Ki, p，再
根據(jù)濾波增益Ki,p和當(dāng)前狀態(tài)相位誤差的預(yù)測值更新所述當(dāng)前狀態(tài)相位誤差的估計(jì)值
Hii,p，接著根據(jù)和Ki,p更新當(dāng)前狀態(tài)的誤差協(xié)方差估計(jì)Pi,p ；所述步驟S130包括根據(jù)相
位誤差的預(yù)測值計(jì)算公共相位抖動(dòng)估計(jì)值y.，再根據(jù)公共相位抖動(dòng)估計(jì)值分別修正每 個(gè)通道當(dāng)前狀態(tài)的相位測量值θ“。優(yōu)選的，所述步驟S130中根據(jù)相位誤差的預(yù)測值計(jì)算公共相位抖動(dòng)估計(jì)值^", 具體是求出1個(gè)時(shí)刻內(nèi)所有M個(gè)通道的相位誤差的預(yù)測值的平均值，即為公共相位抖
M I Yyl
動(dòng)估計(jì)值，=
權(quán)利要求
1.一種相位噪聲的消除方法，包括以下步驟S110，根據(jù)每個(gè)通道先前狀態(tài)相位誤差的估計(jì)值計(jì)算當(dāng)前狀態(tài)相位誤差的預(yù)測值，根 據(jù)當(dāng)前和先前狀態(tài)的相位測量值、以及先前狀態(tài)相位誤差的預(yù)測值計(jì)算當(dāng)前狀態(tài)相位誤差 的測量值；S120，根據(jù)每個(gè)通道所述當(dāng)前狀態(tài)相位誤差的預(yù)測值和當(dāng)前狀態(tài)相位誤差的測量值更 新當(dāng)前狀態(tài)相位誤差的估計(jì)值；S130，根據(jù)所述當(dāng)前狀態(tài)相位誤差的估計(jì)值或當(dāng)前狀態(tài)相位誤差的預(yù)測值分別修正每 個(gè)通道當(dāng)前狀態(tài)的相位測量值，以消除相位噪聲。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相位噪聲的消除方法，其特征在于，所述步驟S130是將所有 通道的當(dāng)前狀態(tài)相位誤差的估計(jì)值或當(dāng)前狀態(tài)相位誤差的預(yù)測值求平均后得到公共相位 抖動(dòng)估計(jì)值，將每個(gè)通道當(dāng)前狀態(tài)的相位測量值減去所述公共相位抖動(dòng)估計(jì)值后，得到消 除了相位噪聲的相位測量值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的相位噪聲的消除方法，其特征在于，所述步驟SllO包括根據(jù)每個(gè)通道先前狀態(tài)相位誤差的估計(jì)值計(jì)算當(dāng)前狀態(tài)相位誤差的預(yù)測值,根據(jù)當(dāng)前和先前狀態(tài)的相位測量值、以及先前狀態(tài)相位誤差的預(yù)測值計(jì) 算當(dāng)前狀態(tài)相位誤差的測量值β ρ，及根據(jù)先前狀態(tài)的誤差協(xié)方差估計(jì)計(jì)算當(dāng)前狀態(tài)的誤 差協(xié)方差估計(jì)預(yù)測值；所述步驟S120包括根據(jù)計(jì)算濾波增益Ki,ρ，再根據(jù)濾波增益Ki,ρ和當(dāng)前狀態(tài)相位誤差的預(yù)測值論,. 更新所述當(dāng)前狀態(tài)相位誤差的估計(jì)值Hii,ρ，接著根據(jù)$ 和Ki,ρ更新當(dāng)前 狀態(tài)的誤差協(xié)方差估計(jì)Pi,ρ ；所述步驟S130包括根據(jù)相位誤差的預(yù)測值計(jì)算公共相位抖動(dòng)估計(jì)值各，7_ ,再根據(jù)公共相位抖動(dòng)估計(jì)值各j分別修正每個(gè)通道當(dāng)前狀態(tài)的相位測量值θ “。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的相位噪聲的消除方法，其特征在于，所述步驟S130中根據(jù)相 位誤差的預(yù)測值計(jì)算公共相位抖動(dòng)估計(jì)值,具體是求出1個(gè)時(shí)刻內(nèi)所有M個(gè)通道的相位 誤差的預(yù)測值α的平均值，即為公共相位抖動(dòng)估計(jì)值α即
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的相位噪聲的消除方法，其特征在于，所述1= 4。
6.一種全球定位系統(tǒng)接收機(jī)，所述接收機(jī)包括基帶電路，其特征在于，所述基帶電路的 每個(gè)通道均包括相位誤差估計(jì)器、更新器以及減法器；所述相位誤差估計(jì)器用于根據(jù)每個(gè)通道先前狀態(tài)相位誤差的估計(jì)值計(jì)算當(dāng)前狀態(tài)相 位誤差的預(yù)測值，根據(jù)當(dāng)前和先前狀態(tài)的相位測量值、以及先前狀態(tài)相位誤差的預(yù)測值計(jì) 算當(dāng)前狀態(tài)相位誤差的測量值；所述更新器用于根據(jù)每個(gè)通道所述當(dāng)前狀態(tài)相位誤差的預(yù)測值和當(dāng)前狀態(tài)相位誤差 的測量值更新當(dāng)前狀態(tài)相位誤差的估計(jì)值；所述減法器用于根據(jù)所述當(dāng)前狀態(tài)相位誤差的估計(jì)值或當(dāng)前狀態(tài)相位誤差的預(yù)測值分別修正每個(gè)通道當(dāng)前狀態(tài)的相位測量值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的全球定位系統(tǒng)接收機(jī)，其特征在于，所述接收機(jī)還包括公共相位抖動(dòng)估計(jì)器，與所述每個(gè)通道的相位誤差估計(jì)器連接，用于將所有通道的當(dāng) 前狀態(tài)相位誤差的估計(jì)值或當(dāng)前狀態(tài)相位誤差的預(yù)測值求平均，得到公共相位抖動(dòng)估計(jì) 值，并傳送給所述減法器；所述減法器接收公共相位抖動(dòng)估計(jì)值以分別修正每個(gè)通道當(dāng)前狀態(tài)的相位測量值，具 體是將每個(gè)通道當(dāng)前狀態(tài)的相位測量值減去所述公共相位抖動(dòng)估計(jì)值后，得到消除了相位 噪聲的相位測量值。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的全球定位系統(tǒng)接收機(jī)，其特征在于，所述相位誤差估計(jì)器用于根據(jù)每個(gè)通道先前狀態(tài)相位誤差的估計(jì)值計(jì)算當(dāng)前狀態(tài)相位誤差的預(yù)測值/^』，根據(jù)當(dāng)前和先前狀態(tài)的相位測量值、以及先前狀態(tài)相位誤差的預(yù)測 值計(jì)算當(dāng)前狀態(tài)相位誤差的測量值β ιρ，及根據(jù)先前狀態(tài)的誤差協(xié)方差估計(jì)計(jì)算當(dāng)前狀態(tài)的誤差協(xié)方差估計(jì)預(yù)測值g n · 所述更新器用于根據(jù)$ 計(jì)算濾波增益Ki,p，再根據(jù)濾波增益Ki,p和當(dāng)前狀態(tài)相位誤差 的預(yù)測值而 更新所述當(dāng)前狀態(tài)相位誤差的估計(jì)值Hli,p，接著根據(jù)g。和Ki,p更新當(dāng)前狀態(tài) 的誤差協(xié)方差估計(jì)Pi,p ；還用于將Hli,p通過減法器傳送給相位誤差估計(jì)器；所述公共相位抖動(dòng)估計(jì)器用于根據(jù)相位誤差的預(yù)測值計(jì)算公共相位抖動(dòng)估計(jì)值 所述減法器用于根據(jù)公共相位抖動(dòng)估計(jì)值分別修正每個(gè)通道的相位測量值，還用于接收更新器傳送的Hli,p并轉(zhuǎn)發(fā)給相位誤差估計(jì)器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的全球定位系統(tǒng)接收機(jī)，其特征在于，所述公共相位抖動(dòng)估計(jì)器根據(jù)相位誤差的預(yù)測值&(·，ρ計(jì)算公共相位抖動(dòng)估計(jì)值,具體是求出1個(gè)時(shí)刻內(nèi) 所有M個(gè)通道的公共相位誤差預(yù)測值的平均值，即為公共相位抖動(dòng)估計(jì)值^，7·,即
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的全球定位系統(tǒng)接收機(jī)，其特征在于，所述1= 4。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種相位噪聲的消除方法，包括以下步驟S110，根據(jù)每個(gè)通道先前狀態(tài)相位誤差的估計(jì)值計(jì)算當(dāng)前狀態(tài)相位誤差的預(yù)測值，根據(jù)當(dāng)前和先前狀態(tài)的相位測量值、以及先前狀態(tài)相位誤差的預(yù)測值計(jì)算當(dāng)前狀態(tài)相位誤差的測量值；S120，根據(jù)每個(gè)通道當(dāng)前狀態(tài)相位誤差的預(yù)測值和當(dāng)前狀態(tài)相位誤差的測量值更新當(dāng)前狀態(tài)相位誤差的估計(jì)值；S130，根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)公共相位誤差的估計(jì)值分別修正每個(gè)通道當(dāng)前狀態(tài)的相位測量值，以消除相位噪聲。還涉及一種全球定位系統(tǒng)接收機(jī)。本發(fā)明可以有效地估計(jì)出全球定位系統(tǒng)接收機(jī)本機(jī)晶體振蕩器產(chǎn)生的相位噪聲并進(jìn)行消除。提高了全球定位系統(tǒng)接收機(jī)跟蹤時(shí)的信噪比以及動(dòng)態(tài)性能和抗干擾能力，使跟蹤時(shí)的靈敏度提高大約1dB。
文檔編號(hào)G01S19/02GK102141624SQ201010106578
公開日2011年8月3日 申請日期2010年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月28日
發(fā)明者王江安 申請人:深圳市海威訊科技有限公司